抑压式安全壳热工水力响应及水动力行为研究
摘要
海洋浮动核电可以为海洋资源开发提供清洁能源，具有重要战略意义。抑压式安全
壳具有核电站体积小、结构紧凑等优点，对海洋浮动核电站的设计具有重要借鉴作用。
我国对于抑压式安全壳仿真方面研究较为不足。此外，事故条件下抑压系统内水动力行
为产生的水动力载荷对安全壳边界承压能力有着重要影响，我国针对于这部分的研究较
为缺乏，基于以上研究需求，本文开展并完成的工作如下：
首先基于MELCOR程序对抑压式安全壳开展仿真建模方案研究，主要讨论了在设
计基准事故条件下质能释放中的液滴分布对安全壳大气压力和温度的影响。重点讨论了
MELCOR程序液滴滴落模型、液滴悬浮模型以及壳内混合气体的密度对计算安全壳内
短期压力的影响。分析结果表明壳内混合气体的密度影响着壳内压力峰值，气体密度越
大，安全壳泄压越慢，选择液滴悬浮模型以及增大雾的密度可以使计算结果更为保守。
在此基础上对小型抑压式安全壳试验装置进行仿真建模，考察不同结构参数对抑压
效果影响。计算结果表明在该试验装置条件下：缩小安全壳自由容积可以增大抑压效果；
抑压水池气水容积比对系统响应的影响较大，过低或者过高的池水体积分数都将削弱抑
压水池的作用；在该结构下抑压管的浸没深度对抑压水池的抑压效果没有明显影响；抑
压管出口面积与壳内压力峰值呈负相关，当面积增大到一定程度，抑压效果变化不明显。
各因素对安全壳压力峰值影响从大到小依次为：抑压管横截面积、抑压水池气水容积比、
安全壳自由容积、抑压管浸没深度。
为弥补MELCOR程序在计算抑压系统水动力行为时无法模拟由于抑压管内水柱的
惯性效应以及气泡上升造成的池水膨胀方面的不足，借鉴PravinSawant对ABWR型安
全壳建立的基本数值模型所用方法对哥伦比亚电站MARKII型安全壳进行数值建模，
分别建立抑压管清管模型以及抑压水池池膨胀模型，采用编程方法进行求解得到抑压管
清管时间、池膨胀过程中最大水池表面高度、水池表面峰值速度、水池上方气空间压力
以及池内气泡压力等关键参数，得到由于清管和池膨胀对池边界产生的载荷。
本文针对抑压式安全壳MELCOR程序仿真建模方法提出建议，通过开展抑压系统
结构参数影响分析，为抑压系统结构优化提供参考。提出一种可以预测抑压管清管及水
池池膨胀行为的数值模型，为事故条件下抑压系统水动力行为及产生载荷研究提供参考。
关键词：抑压式安全壳；热工水力响应；系统分析程序；水动力载荷
抑压式安全壳热工水力响应及水动力行为研究
Abstract
Marinefloatingnuclearpowercanprovidecleanenergyformarineresources
development,whichisofstrategicimportance.Thepressure-suppressedcontainmenthasthe
advantagesofsmallsizeandcompactstructureofnuclearpowerplant,whichisanimportant
referenceforthedesignofmarinefloatingnuclearpowerplants.Chinasresearchonthe
simulationofpressure-suppressedcontainmentisrelativelyinsufficient.Inaddition,the
hydrodynamicloadgeneratedbythehydrodynamicbehaviorofthesuppressionsystemunder
accidentconditionshasanimportantimpactonthepressure-bearingcapacityofthe
containmentboundary,andthereisalack